网络协议
网络协议的层次结构如下：｛此为ISO（国际标准化组织）制
定的OSI网络协议七层模型｝
物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层 物理连接，电缆，网卡，串口并口 以帧为单位传输数据，主要任务是建立数据封装及链接 网络网络之间的通信问题，提供路由，即最佳路径 解决传输数据质量问题，提供可靠的端到端的数据传输 会话连接到传输连接的映射，数据传送，会画连接的恢复和释放，会 画管理，令牌管理和活动管理 数据语法转换，语法表示，数据压缩和数据加密 直接面对用户的具体应用，包含用户应用程序执行通信任务所需要的
IEEE802.15.4
以帧为单位 传输数据
IEEE 802.15.4标准只定义了PHY层和数据链路层的MAC子层 （数据链路层进一步划分为MAC和LLC两个子层，MAC子层使用物理 层提供的服务实现设备之间的数据帧传输）
PHY层由射频收发器以及底层的控制模块构成 MAC子层为高层访问物理信道提供点到点通信的服务接口
zigbee
Z-stack流程图
zigbee
主函数
协议栈已经放在了库文件当中，是通用文件 main函数存在于Zmain函数当中，先是从main函数开始运行的，main函数实现 的功能是，初始化硬件、初始化网络（加入/创建网络）、初始化任务列表、进 入任务处理循环 int main( )主函数实现硬件的初始化其中包括 关总中断osal_int_disable( INTS_ALL ) 初始化板上硬件设置HAL_BOARD_INIT( ) 初始化I/O口InitBoard( OB_COLD ) 初始化HAL层驱动HalDriverInit( ) 初始化非易失性存储器sal_nv_init( NULL ) 初始化MAC层ZMacInit( ) 分配64位地址zmain_ext_addr( ) 初始化操作系统osal_init_system( )等
一是进行任务初始化 二是处理任务事件
zigbee
一、任务初始化主要步骤如下： （1）初始化应用服务变量。 const pTaskEventHandlerFn tasksArr[ ]数组定义系统提供的应用服务和用户 服务变量 （2）分配任务ID和分配堆栈内存 void osalInitTasks( void )主要功能是通过调用osal_mem_alloc( )函数给各个 任务分配内存空间，和给各个已定义任务指定唯一的标识号
（3）在AF层注册应用对象 通过填入endPointDesc_t数据格式的EndPoint变量，调用 afRegister( )在AF 层注册EndPoint应用对象。 通过在AF层注册应用对象的信息，告知系统 afAddrType_t地址类型数据包的路由端点
zigbee
（4）注册相应的OSAL或者HAL系统服务
MAC子层
MAC层帧结构的设计目标是用最低复杂度实现数据可靠传输 每个 MAC子层的帧都由帧头、负载和帧尾三部分组成 # 帧头由帧控制信息、帧序列号和地址信息组成 # 负载（数据）具有可变长度，具体内容由帧类型决定 # 帧尾是帧头和负载数据的16位CRC校验序列
IEEE802.15.4
IEEE 802.15.4网络共定义了四种类型的帧：信标帧，数据 帧，确认帧和MAC命令帧
协议和功能
网络协议
： TCP/IP结构对应OSI结构
TCP/IP OSI
应用层
应用层 表示层 会话层
传输层 网络层 数据链路层
主机到主机层（TCP） 网络层（IP） 网络接口层
物理层
网络拓扑结构
定义
在计算机网络中指设备和线路的安排或布局在地理 网络中指网络要素之间的连接（即计算机是以何种 方式连接在一起的）
浅谈zigbee技术
蒋佳君contents Nhomakorabea• 网络协议及网络拓扑结构
• IEEE802.15.4及Zigbee
• zigbee芯片及模块
网络协议
定义
网络协议是指为了实现计算机间的通信而设计的一 组规则, 它规定了通信时信息必须采用的格式和这 些格式的意义
一个网络协议至少包括三要素: 语法 用来规定信息格式；数据及控制信息的格式、编码及信号电平等
Zigbee协议栈
TI公司开发的Z-Stack是ZigBee协议栈，并且经过了ZigBee联盟的认 可而为全球众多开发商所广泛采用（下面我们重点讨论Z-Stack ，我 们没必要弄懂zigbee协议栈所有源代码，所谓开发或应用主要是对主 函数及操作系统的修改应用，许多库函数据项目要求而做修改即可）
TI公司的Z-Stack协议栈装载在一个基于IAR开发环境的工程里
IEEE802.15.4
IEEE802.15.4网络的建立过程
首先，每个设备的协议栈必须要对其PHY和MAC层初始化
每个网络必须有一个也只能有一个PAN Co-ordinator PAN ID作为网络标识，可以被人为的预定义 除64位IEEE MAC 地址外，还须分配一个16位的短地址 例如Zigbee技术选择2.4GHz
中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪
网络拓扑结构
环型拓扑结构（这种结构消除了端用户通信时对中心
系统的依赖性）：
abcde五个节点组成的环型结构，数据由a到d时 路径为a->b->c->d->e->a d接收到数据后，在数据上做一个标记，传给e，再传给a， a则知道d接收到了数据
可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪
zigbee
OSAL程序流程图
OSAL是协议栈的核心
Z-stack的任何一个子系统都作为 OSAL的一个任务，因此在开发应用层 的时候，必须通过创建OSAL任务来运 行应用程序 通过osalInitTasks( )函数创建OSAL任 务，其中TaskID为每个任务的唯一标 识号 任何OSAL任务必须分为两步：
1）信标帧 信标帧的负载数据单元由四部分组成：超帧描述字段、GTS分配字段、 待转发数据目标地址字段和信标帧负载数据 2）数据帧 数据帧用来传输上层发到MAC子层的数据，它的负载字段包含了上层 需要传送的数据 3）确认帧 如果设备收到请求位被置1，设备需要回应一个确认帧，确认帧的序列 号应该与被确认帧的序列号相同，并且负载长度应该为零 4）命令帧 MAC命令帧用于组建PAN网络，传输同步数据等，主要完成三方面的 功能：把设备关联到PAN网络，与协调器交换数据，分配GTS
设备以Co-ordinator的模式启动，然后就开放请求应答
有可以利用的Co-ordinator，设备就可以申请加入网络
设备被Co-ordinator接受，将获得短地址作为标识，便可 传输数据
zigbee
定义
Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词，根据这个 协议规定的一种短距离、低功耗的无线通信技术
硬件初始化需要根据HAL文件夹中的hal_board_cfg.h（头文件）文件 配置寄存器8051的寄存器（比如说哪些I/O口与什么硬件相连）
zigbee
OSAL系统
顺利完成上述初始化后，开中断执行osal_start_system( )函数开始运行 OSAL系统 该任务调度函数按照优先级检测各个任务是否就绪，如果存在就绪的任务则 调用tasksArr[ ]中相对应的任务处理函数去处理该事件，直到执行完所有就绪 的任务 如果任务列表中没有就绪的任务，则可以使处理器进入睡眠状态实现低功耗 osal_start_system( )一旦执行，则不再返回Main( )函数
只要一段线路发生故障，整个网络会瘫痪（现在不怎么用了）
网络拓扑结构
星型拓扑结构（现在最流行的）：网络有中央节点，其他
节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连
中央节点（中央节点相当复杂，负担比各节点重）执行集中式通信控制 策略，在星型网中任何两个节点要进行通信都必须经过中央节点控制 中央节点的主要功能有三项： 1检查是否有空闲的通路，从而建立双方的物理连接 2能维持通信通道 3能拆除通信通道
语义 用来说明通信双方应当怎么做；用于协调与差错处理的控制信息 定时 （时序）定义了何时进行通信，先讲什么，后讲什么，讲话的速
度等。比如是采用同步传输还是异步传输
网络协议
常见的协议有：TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议
TCP/IP协议：IP协议、TCP协议名称的组合 通过局域网访问互联网，就要详细设置IP地址，网关，子网 掩码，DNS服务器等参数 NetBEUI：是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议，不 需要进行设置，适合于在“网络邻居”传送数据 IPX/SPX协议：联机的游戏都支持IPX/SPX协议，这些游戏 通过IPX/SPX协议更省事，因为根本不需要任何设置（比 TCP/IP省事）
IEEE802.15.4
前面提到IEEE802.15.4支持星型和点对点两种网络拓扑结构
设备发送数据给协调器、协调器发送数据给设备、对等设备之间的数据 传输（星型拓扑网络中只存在前两种数据传输方式，因为数据只在协调 器和设备之间交换；而在点对点拓扑网络中，三种数据传输方式都存在）
点对点网络的形成
任意两设备只要能彼此收到对方的无线信号，就可以进行直接通信，不 需要其他设备的转发 但点对点网络中仍然需要一个网络协调器，不过该协调器的功能不再是 为其他设备转发数据，而是完成设备注册和访问控制等基本的网络管理 功能。由点对点传输方式构成了网状网拓扑结构
网络拓扑结构分为3种:总线型，星型，环型
总线型
星型
环型
网络拓扑结构
总线型拓扑结构：所有计算机连接在一根总线上
每个节点网络接口板硬件均具有收、发功能 接收器接收总线上串行信息并转换成并行信息送到PC工作站 发送器是将并行信息转换成串行信息后广播发送到总线上 总线上发送的目的地址与某节点的接口地址相符时，该节点的接收器便接 收信息
IEEE802.15.4